基于以太網(wǎng)和CAN總線控制的列車通信網(wǎng)絡(luò)研究
本文關(guān)鍵詞:基于以太網(wǎng)和CAN總線控制的列車通信網(wǎng)絡(luò)研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《中南大學(xué)》 2009年
基于以太網(wǎng)和CAN總線控制的列車通信網(wǎng)絡(luò)研究
田鵬
【摘要】: 隨著列車高速化、自動化的發(fā)展,列車通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為列車(尤其是高速列車,動車組)上控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。因此,建立可靠安全的車載通信網(wǎng)絡(luò),自主研發(fā)列車通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有很好的市場前景和重大的現(xiàn)實意義。 TCN網(wǎng)絡(luò)是列車通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)之一,它將列車通信網(wǎng)絡(luò)分成可動態(tài)編組車廂的絞線式列車總線(WTB)和連接車廂內(nèi)固定設(shè)備的多功能車輛總線(MVB)兩級結(jié)構(gòu)。TCN將整個列車的通訊設(shè)備連接成一個整體,主控設(shè)備對整個列車的控制命令可以通過列車網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到各個車廂,列車的各個車廂的信息通過列車網(wǎng)絡(luò)返送回主控設(shè)備上顯示,確保了列車上的信息通暢。 當(dāng)今的列車通信網(wǎng)絡(luò)主要采用Lonworks和WTB、MVB兩種技術(shù),這兩種現(xiàn)場總線各自具有自身的優(yōu)勢,同時也都有自身的缺陷。LonWorks對傳輸介質(zhì)和拓?fù)湫问降囊笙鄬^松,既能作為車輛總線同時也能作為列車總線,但其最大缺陷的就是傳輸速率相對較低,在列車通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量很大的情況下,很難滿足現(xiàn)場要求;在列車運行過程中,列車級通信數(shù)據(jù)量通常要比車輛級通信數(shù)據(jù)量大,而WTB傳輸速率卻比MVB傳輸速率低,通信量與通信速率的矛盾也有待于解決。 本文針對當(dāng)前兩種列車通信技術(shù)中各自存在的缺陷,將工業(yè)Enthernet技術(shù)與CAN總線控制技術(shù)相結(jié)合,應(yīng)用于列車通信網(wǎng)絡(luò)中,發(fā)揮兩種控制方法各自的優(yōu)勢,改善了列車通信網(wǎng)絡(luò)的性能。并且通過實驗測試,證明了方案的可行性和可靠性。本文的內(nèi)容主要包括以下幾個方面: 1.對工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和CAN總線技術(shù)做了比較詳細(xì)的介紹,包括以太網(wǎng)和CAN總線的模型及幀結(jié)構(gòu)等,對以太網(wǎng)的工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)做了比較深入的研究; 2.以以太網(wǎng)為列車總線、以CAN總線為車輛總線設(shè)計列車通信網(wǎng)絡(luò),并與其他幾種當(dāng)今流行的現(xiàn)場總線進(jìn)行比較,總結(jié)出以太網(wǎng)通信技術(shù)的優(yōu)勢所在。結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,設(shè)計了一種嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)用于列車通信當(dāng)中,以實現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換,詳細(xì)介紹了主要硬件芯片功能,給出了主要控制芯片的接口電路圖; 3.本文對TCP/IP通信協(xié)議做了較為深入的研究和分析,并結(jié)合實際需要把LwIP移植到了主控制器ARM7中,實現(xiàn)了IP、TCP、UDP、ICMP以及ARP等協(xié)議,從而為工業(yè)以太網(wǎng)和CAN總線能夠在列車通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用打下軟件基礎(chǔ); 4.設(shè)計并實現(xiàn)了CAN-Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊,分析了上行通信和下行通信的一些關(guān)鍵信息。最后使用VB開發(fā)了嵌入式網(wǎng)關(guān)上位機測試軟件,驗證了以太網(wǎng)和CAN總線可以實現(xiàn)相互通信,并對一些相關(guān)的性能指標(biāo)作了分析。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:中南大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2009
【分類號】:TP29-AC
【目錄】:
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【引證文獻(xiàn)】
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5 蔡穎;多功能車廂總線控制器(MVBC)的研究與設(shè)計[D];西南交通大學(xué);2005年
6 宋國忠;MVB實時協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理的研究與實現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2006年
7 曾秋芬;TCN線路冗余控制單元的研究[D];中南大學(xué);2009年
8 李峰;基于ARM的MVB接口機車邏輯控制模塊設(shè)計與實現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2006年
9 李振偉;基于PC104總線的MVB主卡設(shè)計與實現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2006年
10 邱志堅;UIC556網(wǎng)關(guān)設(shè)計及UMS模塊實現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2006年
本文關(guān)鍵詞:基于以太網(wǎng)和CAN總線控制的列車通信網(wǎng)絡(luò)研究,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號:109181
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